JPWO2018142564A1

JPWO2018142564A1 - 圧縮機

Info

Publication number: JPWO2018142564A1
Application number: JP2018565189A
Authority: JP
Inventors: 亮濱田; 幹一朗杉浦; 貴也木本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2019-11-07
Also published as: CZ2019487A3; CZ309104B6; CN110249132A; WO2018142564A1; KR20190072644A; KR102204713B1

Abstract

圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備え、圧縮機構部は、回転軸と、主軸受と、副軸受とを有し、主軸受の中心軸Ｅと副軸受の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］が、主軸受の内径Ｄ_Ａと、主軸受内に位置する回転軸の主軸部の直径ｄ_Ａとの差を表すクリアランスＸ_Ａ［μｍ］と、副軸受の内径Ｄ_Ｂと、副軸受内に位置する回転軸の副軸部の直径ｄ_Ｂとの差を表すクリアランスＸ_Ｂ［μｍ］と、主軸部の軸撓み量を表す軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］と、副軸部の軸撓み量を表す軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］と、副軸受の下端部と主軸受の上端部との距離を１（基準）とした場合の、主軸受の下端部と上端部との距離の比αと、副軸受の下端部と上端部との距離の比βと、により、下記式２及び式６の関係を満足するものである。
【数２】

【数６】

Description

本発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機に関するものである。

ハイドロフルオロオレフィンは、従来冷媒として用いられているＲ４１０Ａ冷媒又はＲ３２冷媒と比較してＧＷＰ（地球温暖化係数）が小さく、地球温暖化への対策に用いる冷媒として有望な冷媒である。そこで、ハイドロフルオロオレフィンを主体とした動作冷媒を用いた圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−５７５０３号公報

上述したように、ハイドロフルオロオレフィン、あるいは炭化水素は、従来の冷媒であるＲ４１０又はＲ３２冷媒と比較してＧＷＰが小さく、地球温暖化への対策に用いる冷媒として有望な冷媒である。しかし、ハイドロフルオロオレフィンの１種であるＨＦＯ−１１２３（以下、Ｒ１１２３冷媒と示す）は、Ｒ３２冷媒又はＲ４１０Ａ冷媒などの従来の冷媒と比較して安定性が低く、不均化反応により大きな熱放出を起こし、圧縮機や冷凍サイクル装置の信頼性を低下させる恐れがある。また、Ｒ１１２３冷媒は、Ｒ３２冷媒又はＲ４１０Ａ冷媒などの従来の冷媒と比較して高圧状態で使用される冷媒であり、特に圧縮機の圧縮機構部の回転軸と軸受との焼き付きによる熱により不均化反応を発生させる恐れがある。

本発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、圧縮機の回転軸と軸受との焼き付きを抑制し、Ｒ１１２３冷媒の不均化反応を抑制する圧縮機を提供するものである。

本発明に係る圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備え、圧縮機構部は、回転軸と、主軸受と、副軸受とを有し、主軸受の中心軸Ｅと副軸受の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］が、主軸受の内径Ｄ_Ａと、主軸受内に位置する回転軸の主軸部の直径ｄ_Ａとの差を表すクリアランスＸ_Ａ［μｍ］と、副軸受の内径Ｄ_Ｂと、副軸受内に位置する回転軸の副軸部の直径ｄ_Ｂとの差を表すクリアランスＸ_Ｂ［μｍ］と、主軸部の軸撓み量を表す軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］と、副軸部の軸撓み量を表す軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］と、副軸受の下端部と主軸受の上端部との距離を１（基準）とした場合の、主軸受の下端部と上端部との距離の比αと、副軸受の下端部と上端部との距離の比βと、により、下記式２及び式６の関係を満足するものである。

圧縮機は、上記式２及び式６の関係を満たすことで、電動機部の駆動時における回転軸の傾きや振れ回りを有効に制御する事ができる。そのため、圧縮機は、電動機部の駆動時における回転軸と主軸受との焼き付きを防止することができ、また、回転軸と副軸受との焼き付きを防止することができる。その結果、圧縮機の回転軸と、主軸受及び副軸受との焼き付を抑制し、Ｒ１１２３冷媒の不均化反応を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機の内部を示す内部構成図である。本発明の実施の形態１に係る圧縮機の圧縮機構部を示す縦断面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。図２のＢ−Ｂ線断面図である。本発明の実施の形態１に係る圧縮機の圧縮機構部を示す概念図である。図５の圧縮機構部の概略図である。回転軸の軸径ｄ［ｍｍ］と軸撓み量Ｃ［μｍ］との関係を表す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の内部を示す内部構成図である。以下の説明において、圧縮機として、圧縮機構部に２つの円筒シリンダを有するツインロータリー式の圧縮機１００を例に説明する。図１に示すように、圧縮機１００は、密閉容器１と、密閉容器１の内部に、電動機部２と、圧縮機構部３とを備えた、密閉型の電動圧縮機である。

密閉容器１は、有底円筒形状の下部密閉容器１３と、下部密閉容器１３の上部の開口を塞ぐ上部密閉容器１２とで構成されている。密閉容器１は、下部密閉容器１３と上部密閉容器１２との接続部分が溶接により固定され、密閉状態が保たれている。

下部密閉容器１３には、吸入管１５が接続されており、吸入管１５には、吸入マフラー１４が取り付けられている。吸入管１５は、吸入マフラー１４を介して流入するガス冷媒を圧縮機構部３内に送り込むための接続管である。なお、下部密閉容器１３には、圧縮機構部３に供給される潤滑油が貯留される給油機構が設けられていてもよい。

上部密閉容器１２には、回転軸３１の軸延長線上に吐出管４が接続されている。吐出管４は、密閉容器１に取り付けられ、圧縮機構部３によって圧縮された冷媒を密閉容器１の外部に吐出するための管である。なお、吐出管の内径は常に一定の大きさに形成されている。また、吐出管４は、密閉容器１に設けられていればよく、必ずしも回転軸３１の軸延長線上に配設されていなくてもよい。上部密閉容器１２には、さらに密閉容器１内の電動機部２と電気的に接続するための気密端子１６と、気密端子１６を保護するためのカバーが取り付けられるロッド１７とが設けられている。

電動機部２は、下部密閉容器１３に固定された固定子２１と、固定子２１の内周側に回転自在に設けられた回転子２２とを備えている。回転子２２の中心部には回転軸３１が固定されている。固定子２１は、例えば、焼き嵌め、溶接など各種固定法により密閉容器１の下部密閉容器１３に固定されている。固定子２１は、リード線１８により気密端子１６と電気的に接続されている。

図２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の圧縮機構部を示す縦断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。図２〜図４を用いて、圧縮機構部３の構成について説明する。なお、図３及び図４では、偏心軸部３１ｃと偏心軸部３１ｄとの図示を省略している。

圧縮機構部３は、密閉容器１に収容され、密閉容器１内に流入する冷媒を圧縮するものである。圧縮機構部３は、２つの円筒シリンダを有するツインロータリー式の圧縮機構であり、圧縮機構部３は、密閉容器１内において、電動機部２の下方に配置され、下部密閉容器１３に固定されている。圧縮機構部３は、回転軸３１と、主軸受３２と、副軸受３３と、第１の円筒シリンダ３４ａと、第１のローリングピストン３５ａと、第２の円筒シリンダ３４ｂと、第２のローリングピストン３５ｂと、仕切板３６と、を備えている。

回転軸３１は、電動機部２の回転子２２と連結されて電動機部２の回転力を圧縮機構部３に伝達する。回転軸３１は、電動機部２の回転子２２に固定される主軸部３１ａと、軸方向において主軸部３１ａと反対側に設けられている副軸部３１ｂと、を備える。また、回転軸３１は、主軸部３１ａと副軸部３１ｂとの間に設けられ、第１のローリングピストン３５ａに挿入される偏心軸部３１ｃと、第２のローリングピストン３５ｂに挿入される偏心軸部３１ｄと、を備える。偏心軸部３１ｃと偏心軸部３１ｄとは、所定の位相差（例えば、１８０°）を設けて配置されている。回転軸３１は、主軸部３１ａが主軸受３２により回転自在に支持され、副軸部３１ｂが副軸受３３により回転自在に支持されている。

主軸受３２は、第１の円筒シリンダ３４ａの両端部の一方（電動機部２側）の端面を閉塞する閉塞部材である。主軸受３２と、第１の円筒シリンダ３４ａとは別物品として成形され、組み立てられている。副軸受３３は、第２の円筒シリンダ３４ｂの両端部の一方（軸方向において電動機部２と反対側）の端面を閉塞する閉塞部材である。副軸受３３と、第２の円筒シリンダ３４ｂとは別物品として成形され、組み立てられている。

第１の円筒シリンダ３４ａは、略円筒形状に形成され、回転軸３１の軸方向において、その略円筒形状の両端面が主軸受３２と仕切板３６とで閉塞されており、図３に示すように第１の円筒シリンダ３４ａの内部空間に密閉された室４０ａが形成されている。この室４０ａには、図２に示す回転軸３１の偏心軸部３１ｃと、偏心軸部３１ｃに回転自在に嵌合する第１のローリングピストン３５ａとが収容されている。また、図３に示すように第１の円筒シリンダ３４ａには、第１のベーン摺動溝４１ａが径方向に形成されている。この第１のベーン摺動溝４１ａ内に、第１のベーン３７ａが設けられている。また、圧縮機構部３の第１の円筒シリンダ３４ａには、冷媒を吸入するための第１の吸入ポート４２ａが設けられている。第１の吸入ポート４２ａは、第１の円筒シリンダ３４ａの径方向に形成されている。第１の吸入ポート４２ａは、前述した吸入管１５が接続されて、第１の円筒シリンダ３４ａの室４０ａ内に冷媒を導く経路となる。

第１のローリングピストン３５ａは、図２に示す回転軸３１の偏心軸部３１ｃに装着され、回転軸３１が回転することによって室４０ａ内を偏心回転し、外周に押圧された第１のベーン３７ａと共に圧縮室を構成して、吸入動作と圧縮動作を行う。図３に戻り、第１のベーン３７ａは、付勢手段（図示せず）によって第１のローリングピストン３５ａに押接されている。第１のベーン３７ａは、偏心軸部３１ｃの回転に伴い、第１のローリングピストン３５ａに当接しながら、第１のベーン摺動溝４１ａ内を往復運動する。第１のベーン３７ａは、第１のベーン摺動溝４１ａ内を往復運動して、第１の円筒シリンダ３４ａと第１のローリングピストン３５ａとの間に形成される空間を吸入室と圧縮室とに仕切っている。

第２の円筒シリンダ３４ｂは、略円筒形状に形成され、回転軸３１の軸方向において、その略円筒形状の両端面が副軸受３３と仕切板３６とで閉塞されており、図４に示すように第２の円筒シリンダ３４ｂの内部空間に密閉された室４０ｂが形成されている。この室４０ｂには、図２に示す回転軸３１の偏心軸部３１ｄと、偏心軸部３１ｄに回転自在に嵌合する第２のローリングピストン３５ｂとが収容されている。また、図４に示すように第２の円筒シリンダ３４ｂには、第２のベーン摺動溝４１ｂが径方向に形成されている。この第２のベーン摺動溝４１ｂ内に、第２のベーン３７ｂが設けられている。また、圧縮機構部３の第２の円筒シリンダ３４ｂには、冷媒を吸入するための第２の吸入ポート４２ｂが設けられている。第２の吸入ポート４２ｂは、第２の円筒シリンダ３４ｂの径方向に形成されている。第２の吸入ポート４２ｂは、前述した吸入管１５が接続されて、第２の円筒シリンダ３４ｂの室４０ｂ内に冷媒を導く経路となる。

第２のローリングピストン３５ｂは、図２に示す回転軸３１の偏心軸部３１ｄに装着され、回転軸３１が回転することによって室４０ｂ内を偏心回転し、外周に押圧された第２のベーン３７ｂと共に圧縮室を構成して、吸入動作と圧縮動作を行う。図４に戻り、第２のベーン３７ｂは、付勢手段（図示せず）によって第２のローリングピストン３５ｂに押接されている。第２のベーン３７ｂは、偏心軸部３１ｄの回転に伴い、第２のローリングピストン３５ｂに当接しながら、第２のベーン摺動溝４１ｂ内を往復運動する。第２のベーン３７ｂは、第２のベーン摺動溝４１ｂ内を往復運動して、第２の円筒シリンダ３４ｂと第２のローリングピストン３５ｂとの間に形成される空間を吸入室と圧縮室とに仕切っている。

仕切板３６は、図２に示すように、第１の円筒シリンダ３４ａと第２の円筒シリンダ３４ｂとの間に設けられている。仕切板３６は、回転軸３１の軸方向において、第１の円筒シリンダ３４ａの両端部の一方（電動機部２と反対側）の端面と、第２の円筒シリンダ３４ｂの両端部の一方（電動機部２側）の端面とを閉塞する閉塞部材である。

次に、上記のように構成された圧縮機１００の動作について説明する。圧縮機１００は、電動機部２が駆動することによって、回転軸３１が回転する。回転軸３１が回転することにより、回転軸３１の偏心軸部３１ｃ及び偏心軸部３１ｄが回転する。偏心軸部３１ｃに取り付けられた第１のローリングピストン３５ａは、第１の円筒シリンダ３４ａ内で偏芯回転し、偏心軸部３１ｄに取り付けられた第２のローリングピストン３５ｂは、第２の円筒シリンダ３４ｂ内で偏芯回転する。

第１のローリングピストン３５ａが第１の円筒シリンダ３４ａ内で回転すると、低圧の冷媒が吸入管１５から第１の円筒シリンダ３４ａ内に供給される。また、第２のローリングピストン３５ｂが第２の円筒シリンダ３４ｂ内で回転すると、低圧の冷媒が吸入管１５から第２の円筒シリンダ３４ｂ内に供給される。

回転軸３１の回転により、回転軸３１の偏心軸部３１ｃを覆う第１のローリングピストン３５ａが、第１の円筒シリンダ３４ａ内にて偏芯回転することで、第１のベーン３７ａにより区切られた第１の円筒シリンダ３４ａ内の圧縮室容量が連続的に変化する。すなわち、第１のローリングピストン３５ａが回転することによって、室４０ａにおいて、第１の円筒シリンダ３４ａと、第１のローリングピストン３５ａと、第１のベーン３７ａとで囲まれた空間の体積が小さくなって冷媒が圧縮される。

また、回転軸３１の回転により、回転軸３１の偏心軸部３１ｄを覆う第２のローリングピストン３５ｂが、第２の円筒シリンダ３４ｂ内にて偏芯回転することで、第２のベーン３７ｂにより区切られた第２の円筒シリンダ３４ｂ内の圧縮室容量が連続的に変化する。すなわち、第２のローリングピストン３５ｂが回転することによって、室４０ｂにおいて、第２の円筒シリンダ３４ｂと、第２のローリングピストン３５ｂと、第２のベーン３７ｂとで囲まれた空間の体積が小さくなって冷媒が圧縮される。

圧縮室には所定の圧力以上になると解放される吐出弁（図示せず）が設けられており、高圧の冷媒ガスは所定の圧力以上になると室４０ａ及び室４０ｂから密閉容器１内へ吐出される。圧縮された冷媒ガスは電動機部２のすきまを通り、吐出管４から圧縮機１００外の冷媒回路内に吐出される。密閉容器１の下部には冷凍機油が蓄えられ、回転軸３１の給油機構（図示せず）により各部に油を供給することで圧縮機構部３の潤滑を保っている。なお、圧縮機に封入する冷凍機油に、冷凍機油全体の重量に対して０．５〜２［ｗｔ％］の極圧添加剤を添加してもよい。これにより、Ｒ１１２３冷媒動作時の回転軸と軸受の焼き付きをさらに抑制することができる。

次に、上述し圧縮機１００に用いられる動作冷媒の特性について述べる。圧縮機１００は、ハイドロフルオロオレフィンの１種であるＲ１１２３冷媒の単体冷媒を動作冷媒として用いる。表１に、Ｒ１１２３冷媒と従来冷媒として用いられているＲ４１０Ａ冷媒及びＲ３２冷媒との圧力比較と物性値について示す。圧縮機の運転条件は、圧縮機の回転軸に最も加重がかかる条件として、凝縮温度６８℃、蒸発温度１２℃、圧縮機回転数１４０ｒｐｓとして求めたものである。また、表１の最大荷重及び最大撓みは、５［ｃｃ］＜Ｖ_ｓｔ［ｃｃ］＜８０［ｃｃ］の範囲のストロークボリュームＶ_ｓｔ［ｃｃ］を有するロータリ圧縮機の軸受系を対象として有限要素法で算出したものである。

表１から、Ｒ１１２３冷媒は、Ｒ３２冷媒又はＲ４１０Ａ冷媒と比較して冷媒ガスの荷重が大きく、Ｒ３２冷媒又はＲ４１０Ａ冷媒を使用する場合と比較して回転軸の撓み量が大きくなることが分かる。すなわち、Ｒ１１２３冷媒は、Ｒ３２冷媒又はＲ４１０Ａ冷媒と比較して高圧状態で使用される冷媒であり、回転軸は冷媒を受ける冷媒動作時の撓み量が大きくなる。Ｒ１１２３冷媒を冷媒として用いる場合に、Ｒ１１２３冷媒の不均化反応を抑制するために、回転軸と軸受けとの焼き付きによる焼き付きを抑制する必要がある。ここでＲ１１２３冷媒の動作圧を考慮して、圧縮機１００は、回転軸３１と主軸受３２との焼き付きを防ぐために、下記式を満足する主軸受と副軸受との同軸度で組み立てられる必要がある。

図５は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の圧縮機構部を示す概念図である。図６は、図５の圧縮機構部の概略図である。図６に示す、白抜き矢印は、ガス冷媒によるガス荷重の方向を示すものである。圧縮機構部３の各寸法について図５を用いて説明する。図５の概念図では、回転軸３１と、主軸受３２と、副軸受３３との関係を説明する。説明を簡略化するため、図５では、図２の第１の円筒シリンダ３４ａ、第２の円筒シリンダ３４ｂ及び仕切板３６に相当する部分を総称して、シリンダ３４として表す。なお、シングルロータリー式の圧縮機を使用する場合には、圧縮機に用いられる円筒シリンダがシリンダ３４に該当する。

圧縮機構部３は、副軸受３３の下端部３３ａと主軸受３２の上端部３２ｂとの間の距離と、主軸受３２の下端部３２ａと上端部３２ｂとの間の距離との比が１：αである。また、圧縮機構部３は、副軸受３３の下端部３３ａと主軸受３２の上端部３２ｂとの間の距離と、副軸受３３の下端部３３ａと上端部３３ｂとの距離との比が１：βである。また、主軸受３２の中心軸Ｅと副軸受３３の中心軸Ｆとの距離を同軸度Ｒ［μｍ］として表す。さらに、主軸受３２の中心軸Ｅと副軸受３３の中心軸Ｆとの軸ずれ量をＲ／２として表す。

まず、主軸受３２と回転軸３１との関係について説明する。主軸受３２内に位置する回転軸３１の主軸部３１ａの軸径を直径ｄ_A［ｍｍ］とし、主軸受３２の軸受部の内径をＤ_Ａ［ｍｍ］とする。そして、主軸受３２の内径Ｄ_Ａと、主軸受３２内に位置する回転軸３１の主軸部３１ａの直径ｄ_Ａとの差を表すクリアランスＸ_Ａ［μｍ］は、Ｘ_Ａ＝（Ｄ_Ａ−ｄ_Ａ）×１０００で求められる。

回転軸３１は、軸が垂直方向に対して傾いている場合に、回転軸３１と主軸受３２とが接触し、図５に示す回転軸３１と主軸受３２との接触部Ｄは焼き付き箇所となる。焼き付き箇所となる接触部Ｄでの主軸受３２と回転軸３１との接触を回避するためには「クリアランスＸ_Ａ＞軸受端面部の軸ずれ量＋軸撓み量」の関係を満足する必要がある。なお、回転軸３１の軸撓み量Ｃは、図６に示すように、ガス荷重がない状態の回転軸３１の中心軸Ｇと、ガス荷重がある状態の回転軸３１の中心軸Ｈとの間の距離である。

この関係を、上述した主軸受３２の内径Ｄ_Ａと、主軸受３２内に位置する回転軸３１の主軸部３１ａの直径ｄ_Ａとの差を表すクリアランスＸ_Ａ［μｍ］と、主軸受３２の中心軸Ｅと副軸受３３の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］と、主軸受３２に配置されている回転軸３１の主軸部３１ａの軸撓み量Ｃを表す軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］と、副軸受３３の下端部３３ａと主軸受３２の上端部３２ｂとの距離を１（基準）とした場合の、主軸受３２の下端部３２ａと上端部３２ｂとの距離の比αと、を用いて表すと下記式１で表される。

なお、主軸受３２の中心軸Ｅと副軸受３３の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］は０以上である。そこで、焼き付き箇所となる接触部での主軸受３２と回転軸３１との接触を回避するための同軸度Ｒ［μｍ］は、同軸度Ｒ［μｍ］は０以上であるとの条件と式１とから、式２のように表される。

ここで、軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］は、回転軸３１と、主軸受３２と、副軸受３３とを対象として、有限要素法で算出する。軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］の算出に当たり、縦弾性係数を１７０［ＧＰａ］とし、ポアソン比を０．２５とする。軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］の算出の結果を図７に示す。

図７は、回転軸３１の軸径ｄ［ｍｍ］と軸撓み量Ｃ［μｍ］との関係を表す図である。図７から、回転軸３１の軸径ｄ_Ａ［ｍｍ］と軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］との関係は、下記式３で表される。

式２及び式３から、焼き付き箇所となる接触部Ｄでの主軸受３２と回転軸３１との接触を回避するための同軸度Ｒ［μｍ］は、式４のように求められる。

次に、副軸受３３と回転軸３１との関係について説明する。副軸受３３内に位置する回転軸３１の副軸部３１ｂの軸径を直径ｄ_Ｂ［ｍｍ］とし、副軸受３３の軸受部の内径をＤ_Ｂ［ｍｍ］とする。そして、副軸受３３の内径Ｄ_Ｂと、副軸受３３内に位置する回転軸３１の副軸部３１ｂの直径ｄ_Ｂとの差を表すクリアランスＸ_Ｂ［μｍ］は、Ｘ_Ｂ＝（Ｄ_Ｂ−ｄ_Ｂ）×１０００で求められる。

回転軸３１は、軸が垂直方向に対して傾いている場合に、回転軸３１と副軸受３３とが接触し、接触部（図示省略）は焼き付き箇所となる。焼き付き箇所となる接触部での副軸受３３と回転軸３１との接触を回避するためには「クリアランスＸ_Ｂ＞軸受端面部の軸ずれ量＋軸撓み量」の関係を満足する必要がある。

この関係を、上述した副軸受３３の内径Ｄ_Ｂと副軸受３３内に位置する回転軸３１の副軸部３１ｂの直径ｄ_Ｂとの差を表すクリアランスＸ_Ｂ［μｍ］と、副軸受３３に配置されている回転軸３１の副軸部３１ｂの軸撓み量Ｃを表す軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］と、副軸受３３の下端部３３ａと主軸受３２の上端部３２ｂとの距離を１（基準）とした場合の、副軸受３３の下端部３３ａと上端部３３ｂとの距離の比βと、を用いて表すと下記式５で表される。

なお、主軸受３２の中心軸Ｅと副軸受３３の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］は０以上である。そこで、焼き付き箇所となる接触部での副軸受３３と回転軸３１との接触を回避するための同軸度Ｒ［μｍ］は、同軸度Ｒ［μｍ］は０以上であるとの条件と式５とから、式６のように表される。

ここで、軸撓み量Ｃ_B［μｍ］は、回転軸３１と、主軸受３２と、副軸受３３とを対象として、有限要素法で算出する。軸撓み量Ｃ_B［μｍ］の算出に当たり、縦弾性係数を１７０［ＧＰａ］とし、ポアソン比を０．２５とする。軸撓み量Ｃ_B［μｍ］の算出の結果を図７に示す。

上述したように、図７は、回転軸３１の軸径ｄ［ｍｍ］と軸撓み量Ｃ［μｍ］との関係を表す図である。図７から、回転軸３１の軸径ｄ_B［ｍｍ］と軸撓み量Ｃ_B［μｍ］との関係は、下記式７で表される。

式６及び式７から、焼き付き箇所となる接触部での副軸受３３と回転軸３１との接触を回避するための同軸度Ｒ［μｍ］は、式８のように求められる。

以上のように、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００は、上記式２及び式６の関係を満たすことで、電動機部２の駆動時における回転軸３１の傾きや振れ回りを有効に制御する事ができる。そのため、圧縮機１００は、電動機部２の駆動時における回転軸３１と主軸受３２との焼き付きを防止することができ、また、回転軸３１と副軸受３３との焼き付きを防止することができる。その結果、圧縮機１００の回転軸３１と主軸受３２及び副軸受３３との焼き付を抑制し、Ｒ１１２３冷媒の不均化反応を抑制することができる。

また、Ｒ１１２３冷媒の単体冷媒を動作冷媒として用いた場合には、軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］及び軸撓み量Ｃ_B［μｍ］が、下記式３及び式７に設定されていることで電動機部２の駆動時における回転軸３１の傾きや振れ回りを有効に制御する事ができる。そのため、圧縮機１００は、電動機部２の駆動時における回転軸３１と主軸受３２との焼き付きを防止することができ、また、回転軸３１と副軸受３３との焼き付きを防止することができる。その結果、圧縮機１００の回転軸３１と主軸受３２及び副軸受３３との焼き付を抑制し、Ｒ１１２３冷媒の不均化反応を抑制することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態１に係る圧縮機は、圧縮機１００の動作冷媒として、ハイドロフルオロオレフィンの１種であるＲ１１２３冷媒の単体冷媒を用いることを説明した。本発明の実施の形態２に係る圧縮機では、圧縮機１００に用いる他の動作冷媒について説明する。

動作冷媒は、Ｒ１１２３冷媒の単体冷媒に限定するものではなく、Ｒ１１２３冷媒は、冷凍能力を確保するためにＲ３２冷媒と混合して用いられる場合もある。なお、混合冷媒のＧＷＰは５００未満であることが望ましく、１００未満であることがさらに望ましい。

表２に、Ｒ１１２３冷媒と従来冷媒として用いられているＲ３２冷媒との混合冷媒についての圧力比較と物性値について示す。圧縮機の運転条件は、圧縮機の回転軸に最も加重がかかる条件として、凝縮温度６８℃、蒸発温度１２℃、圧縮機回転数１４０ｒｐｓとして求めたものである。

Ｒ１１２３冷媒とＲ３２冷媒の混合冷媒を用いる場合でも、焼き付き箇所となる主軸受３２と回転軸３１との接触を回避するためには「クリアランスＸ_Ａ＞軸受端面部の軸ずれ量＋軸撓み量」の関係を満足する必要がある。また、焼き付き箇所となる副軸受３３と回転軸３１との接触を回避するためには「クリアランスＸ_Ｂ＞軸受端面部の軸ずれ量＋軸撓み量」の関係を満足する必要がある。

この関係を、上述した主軸受３２の内径Ｄ_Ａと主軸受３２内に位置する回転軸３１の主軸部３１ａの直径ｄ_Ａとの差を表すクリアランスＸ_Ａ［μｍ］、主軸受３２の中心軸Ｅと副軸受３３の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］と、主軸受３２に配置されている回転軸３１の主軸部３１ａの軸撓み量Ｃを表す軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］と、副軸受３３の下端部３３ａと主軸受３２の上端部３２ｂとの距離を１（基準）とした場合の、主軸受３２の下端部３２ａと上端部３２ｂとの距離の比αと、を用いて表すと下記式１で表される。

また、上述した副軸受３３の内径Ｄ_Ｂと副軸受３３内に位置する回転軸３１の副軸部３１ｂの直径ｄ_Ｂとの差を表すクリアランスＸ_Ｂ［μｍ］と、主軸受３２の中心軸Ｅと副軸受３３の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］と、副軸受３３に配置されている回転軸３１の副軸部３１ｂの軸撓み量Ｃを表す軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］と、副軸受３３の下端部３３ａと主軸受３２の上端部３２ｂとの距離を１（基準）とした場合の、副軸受３３の下端部３３ａと上端部３３ｂとの距離の比βと、を用いて表すと下記式５で表される。

すなわち、クリアランスＸ_Ａ［μｍ］及びクリアランスＸ_Ｂ［μｍ］の式は、実施の形態１に係る圧縮機１００のＲ１１２３冷媒の単体冷媒のときと共通するものである。そして、焼き付き箇所となる接触部での主軸受３２と回転軸３１との接触を回避するための同軸度Ｒ［μｍ］は、同軸度Ｒ［μｍ］は０以上であるとの条件と式１とから、下記式２のように表される。また、焼き付き箇所となる接触部での副軸受３３と回転軸３１との接触を回避するための同軸度Ｒ［μｍ］は、同軸度Ｒ［μｍ］は０以上であるとの条件と式５とから、下記式６のように表される。

しかし、前記軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］及び前記軸撓み量Ｃ_B［μｍ］は、冷媒組成の混合比率から下記表３の条件（１）〜（５）のいずれか１つに設定されている。

以上のように、本発明の実施の形態２に係る圧縮機１００において、Ｒ１１２３冷媒とＲ３２冷媒とを含む２種の混合冷媒を動作冷媒とした場合でも、下記式２及び式６の関係を満たすことで、電動機部２の駆動時における回転軸３１の傾きや振れ回りを有効に制御する事ができる。そのため、圧縮機１００は、電動機部２の駆動時における回転軸３１と主軸受３２との焼き付きを防止することができ、また、回転軸３１と副軸受３３との焼き付きを防止することができる。その結果、圧縮機１００の回転軸３１と主軸受３２及び副軸受３３との焼き付を抑制し、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制することができる。

また、Ｒ１１２３冷媒とＲ３２冷媒とを含む２種の混合冷媒を動作冷媒とした場合には、軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］及び軸撓み量Ｃ_B［μｍ］が、上記表３の条件（１）〜（５）のいずれか１つに設定されていることで電動機部２の駆動時における回転軸３１の傾きや振れ回りを有効に制御する事ができる。そのため、圧縮機１００は、電動機部２の駆動時における回転軸３１と主軸受３２との焼き付きを防止することができ、また、回転軸３１と副軸受３３との焼き付きを防止することができる。その結果、圧縮機１００の回転軸３１と主軸受３２及び副軸受３３との焼き付を抑制し、Ｒ１１２３冷媒の不均化反応を抑制することができる。

さらに、本発明者は、Ｒ１１２３冷媒と、Ｒ３２冷媒と、を含む３種の混合冷媒を動作冷媒とした場合についても、下記式２及び式６の関係を満たすことで、電動機部２の駆動時における回転軸３１の傾きや振れ回りを有効に制御する事ができることを見出した。なお、混合冷媒のＧＷＰは５００未満であることが望ましく、１００未満であることがさらに望ましい。

ただし、Ｒ１１２３冷媒と、Ｒ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆとを含む３種の混合冷媒を動作冷媒とした場合に、圧縮機に必要となる冷媒流量が変化するので、動作冷媒全体の質量に対する各冷媒の割合に対して、軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］及び軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］が、冷媒組成の混合比率から下記表４の条件の範囲内に設定されている。

以上のように、本発明の実施の形態２に係る圧縮機１００において、Ｒ１１２３冷媒と、Ｒ３２冷媒と、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒を含む３種の混合冷媒を動作冷媒とした場合でも、下記式２及び式６の関係を満たすことで、電動機部２の駆動時における回転軸３１の傾きや振れ回りを有効に制御する事ができる。そのため、圧縮機１００は、電動機部２の駆動時における回転軸３１と主軸受３２との焼き付きを防止することができ、また、回転軸３１と副軸受３３との焼き付きを防止することができる。その結果、圧縮機１００の回転軸３１と主軸受３２及び副軸受３３との焼き付を抑制し、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制することができる。

また、Ｒ１１２３冷媒と、Ｒ３２冷媒と、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒を含む３種の混合冷媒を動作冷媒とした場合には、軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］及び軸撓み量Ｃ_B［μｍ］が、上記表４の条件に設定されていることで電動機部２の駆動時における回転軸３１の傾きや振れ回りを有効に制御する事ができる。そのため、圧縮機１００は、電動機部２の駆動時における回転軸３１と主軸受３２との焼き付きを防止することができ、また、回転軸３１と副軸受３３との焼き付きを防止することができる。その結果、圧縮機１００の回転軸３１と主軸受３２及び副軸受３３との焼き付を抑制し、Ｒ１１２３冷媒の不均化反応を抑制することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る圧縮機は、圧縮機１００の回転軸３１に固体潤滑処理が施されている。また、固体潤滑処理は、回転軸３１と共に、あるいは、回転軸３１の代わりに、主軸受３２又は副軸受３３に施されてもよい。固体潤滑処理が、回転軸３１、主軸受３２、及び、副軸受３３に施されることで、Ｒ１１２３冷媒動作時の回転軸３１と主軸受３２、又は、回転軸３１と副軸受３３の焼き付きをさらに抑制することができる。

また、回転軸３１の副軸部３１ｂの先端部分と、副軸受３３の内壁との接触する部分が支持点となる場合、副軸部３１ｂに選択的に固体潤滑処理を施してもよい。回転軸３１の構造は、偏心軸部３１ｃ及び偏心軸部３１ｄが設けられている領域より、回転軸３１の先端部分の領域の方が単純な構造であり、回転軸３１の表面処理の加工管理も容易である。また、回転軸３１の副軸部３１ｂの先端部分と、副軸受３３の内壁との接触する部分が支持点となることで、主軸受３２及び副軸受３３の根元部分で回転軸３１と軸受とが固体接触することを防止することができる。

なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態１〜３に限定されず、種々の変更を加えることができる。例えば、本発明の実施の形態に係る圧縮機１００は、圧縮機構部３に２つの円筒シリンダを有するツインロータリー式の圧縮機であるが、シングルロータリー式の圧縮機であってもよい。

１密閉容器、２電動機部、３圧縮機構部、４吐出管、１２上部密閉容器、１３下部密閉容器、１４吸入マフラー、１５吸入管、１６気密端子、１７ロッド、１８リード線、２１固定子、２２回転子、３１回転軸、３１ａ主軸部、３１ｂ副軸部、３１ｃ偏心軸部、３１ｄ偏心軸部、３２主軸受、３２ａ下端部、３２ｂ上端部、３３副軸受、３３ａ下端部、３３ｂ上端部、３４シリンダ、３４ａ第１の円筒シリンダ、３４ｂ第２の円筒シリンダ、３５ａ第１のローリングピストン、３５ｂ第２のローリングピストン、３６仕切板、３７ａ第１のベーン、３７ｂ第２のベーン、４０ａ室、４０ｂ室、４１ａ第１のベーン摺動溝、４１ｂ第２のベーン摺動溝、４２ａ第１の吸入ポート、４２ｂ第２の吸入ポート、１００圧縮機。

本発明に係る圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備え、圧縮機構部は、回転軸と、主軸受と、副軸受とを有し、主軸受の中心軸Ｅと副軸受の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］が、主軸受の内径Ｄ_Ａと、主軸受内に位置する回転軸の主軸部の直径ｄ_Ａとの差を表すクリアランスＸ_Ａ［μｍ］と、副軸受の内径Ｄ_Ｂと、副軸受内に位置する回転軸の副軸部の直径ｄ_Ｂとの差を表すクリアランスＸ_Ｂ［μｍ］と、主軸部の軸撓み量を表す軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］と、副軸部の軸撓み量を表す軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］と、副軸受の下端部と主軸受の上端部との距離を１（基準）とした場合の、主軸受の下端部と上端部との距離の比αと、副軸受の下端部と上端部との距離の比βと、により、下記式２及び式６の関係を満足し、

Ｒ１１２３冷媒の単体冷媒を動作冷媒として備え、軸撓み量Ｃ _Ａ［μｍ］及び軸撓み量Ｃ _Ｂ［μｍ］が、下記式３及び式７に設定されているものである。

Claims

密閉容器と、
前記密閉容器に収容され、前記密閉容器内に流入する冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
を備え、
前記圧縮機構部は、回転軸と、主軸受と、副軸受とを有し、
前記主軸受の中心軸Ｅと前記副軸受の中心軸Ｆとの距離である同軸度Ｒ［μｍ］が、
前記主軸受の内径Ｄ_Ａと、前記主軸受内に位置する前記回転軸の主軸部の直径ｄ_Ａとの差を表すクリアランスＸ_Ａ［μｍ］と、
前記副軸受の内径Ｄ_Ｂと、前記副軸受内に位置する前記回転軸の副軸部の直径ｄ_Ｂとの差を表すクリアランスＸ_Ｂ［μｍ］と、
前記主軸部の軸撓み量を表す軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］と、
前記副軸部の軸撓み量を表す軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］と、
前記副軸受の下端部と前記主軸受の上端部との距離を１（基準）とした場合の、前記主軸受の下端部と上端部との距離の比αと、前記副軸受の下端部と上端部との距離の比βと、
により、下記式２及び式６の関係を満足する圧縮機。
Ｒ１１２３冷媒の単体冷媒を動作冷媒として備え、
前記軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］及び前記軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］が、下記式３及び式７に設定されている請求項１に記載の圧縮機。
Ｒ１１２３冷媒とＲ３２冷媒とを含む２種の混合冷媒を動作冷媒として備え、
前記軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］及び前記軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］が、下記の条件（１）〜（５）のいずれか１つに設定されている請求項１に記載の圧縮機。
（１）動作冷媒にＲ１１２３冷媒及びＲ３２冷媒が、Ｒ１１２３＝８０〜９９ｗｔ％、Ｒ３２＝２０〜１ｗｔ％で含まれている場合に、
Ｃ_Ａ＝−２１ｄ_Ａ＋７．６０
Ｃ_Ｂ＝−２１ｄ_Ｂ＋７．６０
（２）動作冷媒にＲ１１２３冷媒及びＲ３２冷媒が、Ｒ１１２３＝６０〜７９ｗｔ％、Ｒ３２＝４０〜２１ｗｔ％で含まれている場合に、
Ｃ_Ａ＝−２１ｄ_Ａ＋７．５１
Ｃ_Ｂ＝−２１ｄ_Ｂ＋７．５１
（３）動作冷媒にＲ１１２３冷媒及びＲ３２冷媒が、Ｒ１１２３＝４０〜５９ｗｔ％、Ｒ３２＝６０〜４１ｗｔ％で含まれている場合に、
Ｃ_Ａ＝−２１ｄ_Ａ＋７．４２
Ｃ_Ｂ＝−２１ｄ_Ｂ＋７．４２
（４）動作冷媒にＲ１１２３冷媒及びＲ３２冷媒が、Ｒ１１２３＝２０〜３９ｗｔ％、Ｒ３２＝８０〜６１ｗｔ％で含まれている場合に、
Ｃ_Ａ＝−２１ｄ_Ａ＋７．３４
Ｃ_Ｂ＝−２１ｄ_Ｂ＋７．３４
（５）動作冷媒にＲ１１２３冷媒及びＲ３２冷媒が、Ｒ１１２３＝１〜１９ｗｔ％、Ｒ３２＝９９〜８１ｗｔ％で含まれている場合に
Ｃ_Ａ＝−２１ｄ_Ａ＋７．２６
Ｃ_Ｂ＝−２１ｄ_Ｂ＋７．２６
Ｒ１１２３冷媒と、Ｒ３２冷媒と、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒とを含む３種の混合冷媒を動作冷媒として備え、
動作冷媒にＲ１１２３冷媒と、Ｒ３２冷媒と、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒とが、Ｒ１１２３＝１〜２０ｗｔ％、Ｒ３２＝５０〜７０ｗｔ％、Ｒ１２３４ｙｆ＝２０〜４０ｗｔ％で含まれている場合に、
前記軸撓み量Ｃ_Ａ［μｍ］及び前記軸撓み量Ｃ_Ｂ［μｍ］が、
Ｃ_Ａ＝−２１ｄ_Ａ＋７．０５
Ｃ_Ｂ＝−２１ｄ_Ｂ＋７．０５
に設定されている請求項１に記載の圧縮機。
冷凍機油全体の重量に対して０．５〜２ｗｔ％の極圧添加剤を添加した冷凍機油を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機。
前記回転軸若しくは前記主軸受又は前記副軸受に固体潤滑処理が施された請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮機。
ＧＷＰが５００未満である動作冷媒を用いた請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮機。
ＧＷＰが１００未満である動作冷媒を用いた請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧縮機。